计算部分

3.3 精馏工段物料衡算图

3-1物料经冷凝工段进入精馏塔参数

3-2 物料经精馏塔后参数

3.3.2 物料衡算方框图：

图3-3 精馏工段物料衡算图

由于粗苯酐中所含的蒽醌及其同系物等重组分含量极少，在反应工段中没有对其进行物料的计算，且沸点与苯酐相差很大，极易除去，对产品影响不大，而且粗苯酐中的杂质经

轻 组 分 塔

重 组 分 塔

粗苯酐

1

2

3

5

4

苯酐成 品

过轻组分塔精馏后基本除去，能达到设计要求。所以本次设计对苯酐精馏工段中的重组分塔只作介绍，不作计算。进而在本章中对苯酐精馏工段进行物料衡算时，可以近似认为从轻组分塔塔底提取的苯酐熔液即为产品苯酐（即物流3）。同样的，在本次设计中对精馏塔的设计计算章节也只考虑其中的轻组分塔，而重组分塔用Aspen Plus 7.2模拟设计。

表3-4 精馏工段物料衡算表

物流表 1 2 3 摩尔流量kmol/h 34.514 0.718 33.796

质量流量kg/h 5101.473 101.476 5000.0

苯酐kmol/h 34.126 0.553 33.573

顺酐kmol/h 0.035 0.127 0.223

第5章精馏塔的计算与设计

本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔，塔型选用F1浮阀塔，进料为两组分进料连续型精馏。苯酐为重组分，顺酐为轻组分，从塔顶蒸除去，所以该塔又称为顺酐塔。

5.1 确定操作条件

T201精馏塔，为轻组分精馏塔，顺酐为挥发组分，所以根据物料衡算得摩尔份率：

进料：350

.0

x F=

塔顶：127

X

.0

=

D

塔底：w x=0.223

该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比R=2（R=1.3R min），及以下操作条件：

塔顶压力：111.16kPa；

塔底压力：106.9 kPa；

塔顶温度：247.0℃；

塔底温度：285.6℃；

进料温度：250℃；

塔板效率：E T=0.5

5.2 基础数据整理

（1）精馏段：

图5-1 精馏段物流图

平均温度：()5.2482472502

1

=+℃

平均压力：()

pa 40.7135100.107519.75109.1061016.11121333=⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡⨯+⨯⨯-⨯

列出精馏段物料流率表如下：

表5-1 精馏段物料流率

物料 质量流量 kg/h 分子量kg/kmol

摩尔流量kmol/h

回流

5010.473

98

34.514

标准状况下的体积： V 0=/h Nm 514.795.422514.353=⨯

操作状况下的体积： V 1=6

36

10101.010135.710101.02735.248273514.795⨯+⨯⨯⨯+⨯

=1419.37Nm 3/h

气体负荷： V n =

394.0360037

.1419= m 3/s 气体密度： =

n ρ53.33.1419473

.5010= 液体负荷： L n =

1393.03600473

.5010= 查得：171.01℃时 苯酐的密度为1455kg/m 3

（2）提馏段：

F, x F

1 2 n

n+1

x 1 y 2 x 2 y n x n y n+1

V , y 1

L,x D D,x D

图5-2 提馏段物料图

平均温度：

()℃3.2682505.2892

1

=+ 入料压力：()Pa k 51.375

19

759.1066.111=-⨯

- 平均压力：()kpa 21.559.10651.32

1

=+

根据第3章物料衡算列出提馏段内回流如下图：

表5-2 提馏段内回流

物料 质量流量kg/h

分子量kg/kmol

摩尔流量kmol/h

内回流

5000.0

98

33.796

标准状况下的体积：='0

V h N /m 03.7574.22796.333=⨯ 操作状态下的体积：='1V 6

36

10101.01021.5510101.02733.26827303.757⨯+⨯⨯⨯+⨯

=970.51

气体负荷：V m =

26.0360051

.970=m 3/s 气体密度 m ρ=

15.551

.9700

.5000=kg/m 3 查得进料状态顺酐与苯酐混合物在温度250℃下，含顺酐 5.41(wt)%,密度1553kg/m 3。塔底含顺酐很少，可近似为纯苯酐，在塔顶的温度及压力状态下苯

酐的密度为1630kg/m 3。液体的平均密度：3m /kg 15932

1630

1556=+=

ρ，液体负荷3m 1087.03600

15930

.5000L -⨯=⨯=

m 3/s m m+1

N

L ’ V ’ x ’m

F , x F

y’m+1 y ’N

x ’N

蒸气

W ,x W

x n